(57)【要約】【課題】コストアップをできるだけ避け、高透過率で、測色誤差が少ない画像表示装置におけるキャリブレーション装置を提供する。【解決手段】複数の原色により画像を表示する画像表示装置102〜104による表示画像を２次元画像として３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測色するキャリブレーション装置において、各原色の少なくとも１つの刺激値に対して、該原色の波長帯域に応じて設けられた複数のフィルタ205〜210と、画像表示装置102〜104の原色表示を制御する表示制御手段107と、表示制御手段107により制御する表示原色に基づいて、複数のフィルタ205〜210から１つの特性のフィルタを選択する選択手段202と、を有する。【選択図】図２
2006146033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の原色により画像を表示する画像表示装置による表示画像を２次元画像として３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測色するキャリブレーション方法において、
上記画像表示装置の原色表示を制御する工程と、
上記各原色の少なくとも１つの刺激値に対して設けられた複数のフィルタから、表示制御された原色に基づいて１つの特性のフィルタを選択する工程と、
を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
【請求項２】
複数の原色により画像を表示する画像表示装置による表示画像を２次元画像として３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測色するキャリブレーション装置において、
上記各原色の少なくとも１つの刺激値に対して、該原色の波長帯域に応じて設けられた複数のフィルタと、
上記画像表示装置の原色表示を制御する表示制御手段と、
上記表示制御手段により制御する表示原色に基づいて、上記複数のフィルタから１つの特性のフィルタを選択する選択手段と、
を有することを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項３】
上記画像表示装置は複数台のプロジェクタからなることを特徴とする請求項２に記載のキャリブレーション装置。
【請求項４】
上記１つの特性のフィルタは、複数のフィルタの組み合わせからなることを特徴とする請求項２または３に記載のキャリブレーション装置。
【請求項５】
上記複数のフィルタの組み合わせは、複数特性の軟質フィルム状フィルタの組み合わせからなることを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション装置。
【請求項６】
上記複数のフィルタの組み合わせは、複数特性の軟質フィルム状フィルタの組み合わせと、１つの特性の干渉フィルタとからなることを特徴とする請求項４に記載のキャリブレーション装置。
【請求項７】
上記複数のフィルタは着脱可能であることを特徴とする請求項２に記載のキャリブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置の色補正を行うキャリブレーション方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、複数台のプロジェクタによりスクリーン上に１つの画像を合成して投影表示するマルチプロジェクションシステムが知られている。このようなマルチプロジェクションシステムでは、複数台のプロジェクタから投影された各画像間の色差や輝度差、およびその継ぎ目が目立たないようにする等の対策を講じる必要がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、スクリーン上にキャリブレーション用の画像を投影し、それをデジタルカメラ等の撮影手段で撮影して、得られた撮影データに基づいて各種の補正を行うようにした画像表示装置を既に提案している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
特許文献１，２に開示の画像表示装置では、撮影したテストパターン画像から、スクリーンと複数のプロジェクタとの相対位置関係、およびプロジェクタ間の色差や輝度差、プロジェクタ内の色むらや輝度むらを測定して、幾何補正パラメータおよび色補正パラメータを算出し、その算出したパラメータを用いて画像補正を行うことにより、大画面のシームレスで高解像度、高画質な画像を投影することを可能としている。
【０００５】
特に、プロジェクタ間の色差補正には、各プロジェクタの中心部分を測色計等により測色して、測色した３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がプロジェクタ間で一致するように補正マトリックスを算出して入力信号に対して補正をかけ、プロジェクタ内の色むらや輝度むら補正については、既定レベルの原色表示をデジタルカメラ等で撮影して、２次元位置での原色レベル比、輝度レベル比を補正することにより均一化するという処理を行っている。
【０００６】
なお、上記測色計による３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の測定を行う理由は、マルチプロジェクションシステムを構成するプロジェクタ間の光源の分光分布ばらつきによる。
【０００７】
以下、３板式のプロジェクタを例にとって説明する。
【０００８】
このプロジェクタは、主な光学素子として、白色光源（キセノンや高圧水銀ランプ等）、特定波長光分離手段（ダイクロイックミラーやクロスプリズム等）、変調素子（液晶ライトバルブやＤＭＤ素子等）、変調光合成手段（ダイクロイックミラーやクロスプリズム等）、投影レンズを有しており、白色光源として使用されるキセノンランプや高圧水銀ランプから発せられた光は、特定波長光分離手段である２つのダイクロイックミラー、或いは１つのクロスプリズムにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３つの原色光に分離される。
【０００９】
ここで、３つに分離される波長帯域は、ダイクロイック膜の特性に依存するが、プロジェクタによらずほぼ同様な波長帯域をとり、この波長帯域内での強度分布は光源の分光分布ばらつき等によりプロジェクタ毎に異なるのが一般的である。
【００１０】
分離された各原色光は、液晶ライトバルブやＤＭＤ素子等の変調素子にて２次元変調されて各原色画像が生成され、これら原色画像はクロスプリズム等で合成された後、投影レンズを介してスクリーン上にカラー画像として表示される。
【００１１】
上記したように分離された３原色光の強度分布の違いは、３原色の絶対的な色（例えばＸＹＺ表色系での座標値）がプロジェクタ毎に異なることを意味する。これら異なる３原色により任意の色を加法混色によって生成する場合、複数プロジェクタ間で色差を感じることなく、見た目に同一色になるよう制御するには、複数プロジェクタのＸＹＺ表色系での３原色ベクトルを精度良く測定する必要がある。そのため、特許文献１に開示されているように、プロジェクタの３原色を測色計により投影中央位置で測定しているわけである。
【００１２】
測定に使用する測色計には、対象物の微小エリア（点）の分光強度（スペクトル）測定を行い、ＸＹＺ等色関数との積分演算により３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を出力するものと、２次元エリアセンサとＸＹＺ等色関数の分光透過率を持ったフィルタにより３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を画像として出力する２次元測色計とがあるが、いずれも、あらゆる分光反射率を示す任意の対象物での測色が可能である一方、非常に高価な装置となっている。
【００１３】
また、上記の２次元測色計の例としては、図１９に示すように、デジタルカメラ等からなる撮像部１９０１の撮像レンズ１９０３の前面に、図２０に示すようなＸＹＺ等色関数の分光透過率特性４００、５００、６００に一致する３枚の色フィルタ（Ｘ、Ｙ、Ｚフィルタ）１９０５、１９０６、１９０７と、フィルタ無しの開口部１９０８と、遮光状態で撮像素子のパターンノイズを測定するための遮光部１９０９とを同心円状に保持したターレット１９０４を配置し、このターレット１９０４をターレット回転制御部１９０２により適宜回転させて、Ｘ、Ｙ、Ｚフィルタ１９０５、１９０６、１９０７を撮像レンズ１９０３の前面に順次位置させて撮影することによりＸ、Ｙ、Ｚ画像を得るようにしたものが知られている。
【００１４】
ところが、図１９に示すような２次元測色計では、等色関数に対して完全に一致するフィルタを設計することができないため、測色精度が上がらないという問題がある。
【００１５】
この２次元測色計の測色精度を向上させる測色方法として、例えば、各刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対するメインフィルタとサブフィルタとで別々に撮影し、メインフィルタとその等色関数との全波長域での誤差関数値を低減するように、メインフィルタとサブフィルタとの撮影画像にかける係数を決定して、係数の掛かった撮影画像を足し合わせることにより各刺激値画像を得るようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−７２３５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６５００号公報
【特許文献３】特開２００２−３７２４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記の特許文献３に開示のような分光透過率の色フィルタを、安価で且つ高透過率という２つの条件を満足して作成するのが難しい。
【００１７】
例えば、色フィルタを安価に作成するため、ゼラチンフィルタで構成すると、Ｘフィルタの２つの山を持つ分光透過率（図２０の４００）を１枚のゼラチンフィルタで得るのは難しい。これを解決するため、たとえ１つの山のみを形成するようにしたとしても、多数枚のゼラチンフィルタの重ね合わせが必要で広い波長域において分光透過率を一致させようとすると、透過率が低下して暗いフィルタとなり、その結果、撮影画像のＳ／Ｎが低下して十分な測色精度が得られなくなり、逆に、十分なＳ／Ｎを確保して測色精度を高くしようとすると、露出時間が必要以上に長くなって、テストパターン画像を撮影し終わるまでの時間が余計にかかってしまうことになる。
【００１８】
また、ＸＹＺフィルタを干渉フィルタで作成すると、非常に高価になると共に、干渉フィルタは分光透過率が角度依存性を持つため、撮像素子と干渉フィルタとの間にテレセントリックなレンズを挿入する必要があり、構成が複雑になると共に、更なるコストアップを招くことになる。
【００１９】
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、コストアップをできるだけ避け、高透過率で、測色誤差が少ない画像表示装置におけるキャリブレーション方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する請求項１に係る発明は、複数の原色により画像を表示する画像表示装置による表示画像を２次元画像として３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測色するキャリブレーション方法において、
上記画像表示装置の原色表示を制御する工程と、
上記各原色の少なくとも１つの刺激値に対して設けられた複数のフィルタから、表示制御された原色に基づいて１つの特性のフィルタを選択する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２に係る発明は、複数の原色により画像を表示する画像表示装置による表示画像を２次元画像として３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測色するキャリブレーション装置において、
上記各原色の少なくとも１つの刺激値に対して、該原色の波長帯域に応じて設けられた複数のフィルタと、
上記画像表示装置の原色表示を制御する表示制御手段と、
上記表示制御手段により制御する表示原色に基づいて、上記複数のフィルタから１つの特性のフィルタを選択する選択手段と、
を有することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のキャリブレーション装置において、上記画像表示装置は複数台のプロジェクタからなることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項４に係る発明は、請求項２または３に記載のキャリブレーション装置において、上記１つの特性のフィルタは、複数のフィルタの組み合わせからなることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のキャリブレーション装置において、上記複数のフィルタの組み合わせは、複数特性の軟質フィルム状フィルタの組み合わせからなることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載のキャリブレーション装置において、上記複数のフィルタの組み合わせは、複数特性の軟質フィルム状フィルタの組み合わせと、１つの特性の干渉フィルタとからなることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項７に係る発明は、請求項２に記載のキャリブレーション装置において、上記複数のフィルタは着脱可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明によると、画像表示装置の原色の波長帯域にのみ最適なフィルタを設計できるので、フィルタの透過率低下を抑えながら、該波長帯域内の分光感度を等色関数に一致させることができる。したがって、原色におけるＸＹＺ表色系での３刺激値の２次元測色を十分な測色精度で、且つ安価に実現できるばかりでなく、撮影時間を短縮することができる。
【００２８】
請求項２の発明によると、請求項１と同様に、画像表示装置の原色の波長帯域にのみ最適なフィルタを設計できるので、フィルタの透過率低下を抑えながら、該波長帯域内の分光感度を等色関数に一致させることができ、これにより原色におけるＸＹＺ表色系での３刺激値の２次元測色を十分な測色精度で、且つ安価に実現できるばかりでなく、撮影時間を短縮することができる。
【００２９】
請求項３の発明によると、請求項２と同様の作用効果が得られる他、複数のプロジェクタにより投影された画像間の色差や輝度差および各画像内の色むらや輝度むらを補正することができる。
【００３０】
請求項４の発明によると、請求項２と同様の作用効果が得られる他、複数特性のフィルタを組み合わせることにより、画像表示装置の各原色に対応するフィルタの波長帯域内における分光特性をより理想的な最適形状にすることができ、測色精度の更なる向上が期待できる。
【００３１】
請求項５の発明によると、請求項４と同様の作用効果が得られる他、所望の特性のフィルタをより安価に作成することができる。
【００３２】
請求項６の発明によると、請求項４と同様の作用効果が得られる他、画像表示装置の各原色に対応するフィルタの波長帯域外における分光感度特性をほぼゼロに押さえることができるので、黒となる入力信号レベル（入力信号レベルがゼロ）の画像に対しても各原色の測色が可能となる。
【００３３】
請求項７の発明によると、画像表示装置の原色の分光出力特性が標準的で無い場合には、最適なフィルタに置き換えることができるので、必要な測色精度を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
（第１実施の形態）
図１〜図１３は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１はキャリブレーション装置を含むマルチプロジェクションシステムの一例を示す模式図、図２は図１のキャリブレーションカメラの概略構成を示す斜視図、図３は図１のキャリブレーションカメラに内蔵されたＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示す図、図４は図１のキャリブレーションカメラにおける３つのＸフィルタの分光感度特性例を示す図、図５は同じく２つのＹフィルタの分光感度特性例を示す図、図６は同じくＺフィルタの分光感度特性例を示す図、図７はマルチプロジェクションシステムの機能構成を示すブロック図、図８は幾何キャリブレーションを行うための表示画像例を示す図、図９は色キャリブレーションを行うための表示画像例を示す図、図１０はキャリブレーション処理全体を示すフローチャート、図１１は図１０の色テストパターン画像撮影処理内でのカラーマトリックステストパターン画像の撮影手順を示すフローチャート、図１２は同じくγカーブテストパターン画像の撮影手順を示すフローチャート、図１３は色キャリブレーション処理で作成されるγ変換テーブルの一例を示す図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態のマルチプロジェクションシステムは、画像表示装置である３つのプロジェクタ１０２、１０３、１０４により１枚の平面スクリーン１０１に画像を投影するもので、３つのプロジェクタ１０２、１０３、１０４は画像処理装置１０５に接続されており、画像処理装置１０５は表示制御手段であるコンピュータ１０７および画像再生装置１０８に接続され、キャリブレーションカメラ１０６はコンピュータ１０７に接続されている。
【００３７】
このマルチプロジェクションシステムでは、例えば、システム起動時にコンピュータ１０７から、画像処理装置１０５およびキャリブレーションカメラ１０６に所定の制御信号を送り、マルチプロジェクションシステムのキャリブレーション処理を開始する。
【００３８】
先ず、画像処理装置１０５は、コンピュータ１０７からの制御信号によりテストパターン画像信号をプロジェクタ１０２、１０３、１０４に送り、テストパターン画像をスクリーン１０１上に表示する。このスクリーン１０１に表示されたテストパターン画像は、キャリブレーションカメラ１０６によりコンピュータ１０７からの制御信号に基づいて撮影されてコンピュータ１０７に送られ、コンピュータ１０７内の図示しない記録装置に保存される。このテストパターン画像撮影処理は、キャリブレーションに必要なデータが揃うまで繰り返される。
【００３９】
撮影処理終了後、或いは撮影処理と並行して、コンピュータ１０７は、保存された複数のテストパターン画像を用いてプロジェクタ１０２、１０３、１０４とスクリーン１０１との相対位置関係、およびプロジェクタ間の色差や輝度差、プロジェクタ内の色むらや輝度むらを算出して幾何補正パラメータおよび色補正パラメータを生成し、それらのパラメータを画像処理装置１０５に送信して、画像処理装置１０５内に保存する。
【００４０】
その後、画像処理装置１０５は、画像再生装置１０８からの入力画像信号を、画像処理装置１０５内に保存した幾何補正パラメータおよび色補正パラメータに基づいて、スクリーン１０１上に１つの画像がシームレスで且つ色差や輝度差、色むら等の無い状態で投影されるように画像処理して、その処理画像信号をプロジェクタ１０２、１０３、１０４に分配して出力する。
【００４１】
このようなキャリブレーションを行ったマルチプロジェクションシステムでは、シームレスな大画面で且つ高精細、高画質な画像を表示することができる。当然、システムを構成するプロジェクタの数は、画像処理装置１０５の処理能力により台数を任意に増やせるのは言うまでも無い。また、スクリーン１０１は平面だけでは無く、曲面であっても複数プロジェクタで１つの画像を分割表示することにより、結像位置をプロジェクタ毎に変更できるので、１画像内でピンボケが少なく、歪みの無い画像を投影することができるという利点がある。ここで、かかるマルチプロジェクションシステムにおける高画質化の重要な構成要素は、キャリブレーションカメラ１０６であり、このキャリブレーションカメラ１０６が基準となって画像を最適な状態に補正することが可能となる。
【００４２】
以下、キャリブレーションカメラ１０６の詳細について、図２の模式図をもとに説明する。
【００４３】
このキャリブレーションカメラ１０６は、テストパターン画像を撮影する撮像部２０１および撮像レンズ２０３と、撮像レンズ２０３の前面に配置されたターレット２０４と、ターレット２０４を回転制御する選択手段であるターレット回転制御部２０２とを有している。撮像部２０１は、モノクロ用撮像素子とその周辺回路から構成され、撮像素子に対して所定位置に撮像レンズ２０３が取り付けられている。なお、撮像部２０１の撮像素子と撮像レンズ２０３との間には、図３に示すような分光透過率特性を有する赤外（ＩＲ）カットフィルタ（図示せず）が挿入されている。
【００４４】
ターレット２０４には、フィルタ２０５〜２１０、フィルタ無しの開口部２１１および遮光状態で撮像素子のパターンノイズを測定するための遮光部２１２が同心円状に保持されている。ターレット回転制御部２０２は、ターレット２０４を回転制御するためのモータ（ＤＣモータやパルスモータ等）と、その制御回路とから構成され、ターレット２０４の中心の連結部２１３にはモータ軸が連結されており、撮像レンズ２０３の光軸上にフィルタ中心が位置するように、ターレット２０４の回転および静止位置が制御される。
【００４５】
撮像部２０１の撮影タイミングや露出制御、ターレット回転制御部２０２のフィルタ選択制御等の制御および撮影画像の出力タイミングは、コンピュータ１０７によって制御される。
【００４６】
次に、撮像部２０１、撮像レンズ２０３、撮像部２０１の撮像素子と撮像レンズ２０３との間に挿入されている不図示の赤外カットフィルタ（図３に示す分光透過率特性を有する）およびフィルタ２０５〜２１０を含めた分光感度特性について、図４〜図６を参照して説明する。
【００４７】
図４（ａ）はフィルタ２０５の場合の分光感度特性を示しており、図４（ｂ）はフィルタ２０６の場合の分光感度特性を示しており、図４（ｃ）はフィルタ２０７の場合の分光感度特性を示している。これら３つのフィルタ２０５、２０６および２０７は、ＸＹＺ表色系でのＸ等色関数４００（破線）を模した赤用、緑用および青用のＸフィルタであるが、図４（ａ）に示す分光感度４０１はプロジェクタ原色赤４０２の波長域（約５６０〜７８０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ２０５の分光透過率が設計されており、短波長域の透過率の一致度は大きくない。また、図４（ｂ）に示す分光感度４０３は、プロジェクタ原色緑４０４の波長域（約５００〜５９０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ２０６の分光透過率が設計されている。同様に図４（ｃ）に示す分光感度４０５は、プロジェクタ原色青４０６の波長域（約３８０〜５００ｎｍ）のみを精度良く一致するようにフィルタ２０７の分光透過率が設計されている。
【００４８】
図５（ａ）はフィルタ２０８の場合の分光感度特性を示し、図５（ｂ）はフィルタ２０９の場合の分光感度特性を示し、図６はフィルタ２１０の分光感度特性を示している。フィルタ２０８およびフィルタ２０９は、ＸＹＺ表色系でのＹ等色関数５００（破線）を模した赤用および緑／青用のＹフィルタであるが、図５（ａ）の分光感度５０１はプロジェクタ原色赤４０２の波長域（約５６０〜７８０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ２０８の分光透過率が設計されており、図５（ｂ）の分光感度５０２はプロジェクタ原色緑４０４と原色青４０６の波長域（約３８０〜５９０ｎｍ）のみを精度良く一致するようにフィルタ２０９の分光透過率が設計されている。
【００４９】
図６は、フィルタ２１０の場合の分光感度特性を示している。このフィルタ２１０は、ＸＹＺ表色系でのＺ等色関数６００（破線）を模したＺフィルタで、Ｚ等色関数６００自体が狭帯域であるため、部分的に一致させる設計は行わない。
【００５０】
これらのフィルタ２０５〜２１０は、例えば軟質フィルム状フィルタである安価なゼラチンフィルタの異なる分光特性のものを重ね合わせて設計する。上記のように局所波長帯域の範囲内でのみ等色関数に近似した特性としたのは、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍまでの可視光の全波長域で等色関数に精度良く合せ込むにはゼラチンフィルタの重ね合わせ枚数が増えて透過率が低下したり、或いは全ての波長帯域で精度良く合せ込むのが難しいためである。なお、フィルタ２０５〜２１０は、ゼラチンフィルタと同様な分光透過率特性が得られる任意の軟質フィルム状光学フィルタを適用できる。
【００５１】
次に、図１に示したマルチプロジェクションシステムの機能構成について、図７に示す機能ブロック図、図８（ａ）〜（ｃ）に示す幾何テストパターン画像および図９（ａ）〜（ｄ）に示すテストパターン画像を参照して説明する。
【００５２】
図７において、コンピュータ１０７は、制御プログラムで実行される制御部７０２と、処理プログラムで実行される幾何補正処理部７０３および色補正処理部７０４と、撮影画像記憶部７０５と、幾何補正テーブル記憶部７０６と、γ変換テーブル記憶部７０７とを有している。また、画像処理装置１０５は、画像処理部７０８とテストパターン画像記憶部７０９とを有しており、画像表示部７１０は、図１に示したプロジェクタ１０２〜１０３を有している。
【００５３】
制御部７０２は、画像処理部７０８、キャリブレーションカメラ１０６、幾何補正処理部７０３および色補正処理部７０４に対して処理の制御を行う。
【００５４】
先ず、制御部７０２から画像処理部７０８に対して、テストパターン画像記憶部７０９に記録されている図８（ａ）に示す幾何テストパターン画像８０１を画像表示部７１０に表示するように制御信号を出力する。これにより、画像処理部７０８は、テストパターン画像記憶部７０９から対応する幾何テストパターン画像８０１を読み出して画像表示部７１０に画像信号を出力し、該テストパターン画像信号の出力完了時点で完了信号を制御部７０２に出力する。
【００５５】
制御部７０２では、該完了信号を受け取った後、キャリブレーションカメラ１０６に対してフィルタ無し撮影による撮影制御信号を出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４のフィルタ無し開口部２１１を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、スクリーン１０１に投影されているテストパターン画像８０１を撮影する。この撮影画像は、キャリブレーションカメラ１０６から撮影画像記憶部７０５に送られて保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。このような撮影処理は、図８（ｂ）および（ｃ）に示す幾何テストパターン画像８０２および８０３に対しても同様に行われる。
【００５６】
次に、制御部７０２は、画像処理部７０８に対して、テストパターン画像記憶部７０９に記録されている図９（ａ）に示す赤の最大入力信号レベルのカラーマトリックステストパターン画像９０１を画像表示部７１０に表示するように制御信号を出力する。これにより、画像処理部７０８は、テストパターン画像記憶部７０９から対応するカラーマトリックステストパターン画像９０１を読み出して画像表示部７１０に画像信号を出力し、該テストパターン画像信号の出力が完了した時点で完了信号を制御部７０２に出力する。
【００５７】
制御部７０２では、該完了信号を受信した後、キャリブレーションカメラ１０６に対して赤用Ｘフィルタ２０５による撮影制御信号を出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の赤用Ｘフィルタ２０５を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、スクリーン１０１に投影されているカラーマトリックステストパターン画像９０１を撮影する。この撮影画像は、キャリブレーションカメラ１０６から撮影画像記憶部７０５に送られて保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００５８】
続いて、制御部７０２は、赤用Ｙフィルタ２０８による撮影制御信号をキャリブレーションカメラ１０６に出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の赤用Ｙフィルタ２０８を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、前回と同様にカラーマトリックステストパターン画像９０１を撮影する。この撮影画像は、同様に撮影画像記憶部７０５に出力保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。同様に、Ｚフィルタ２１０による撮影を行っても良いが、Ｚフィルタ２１０の分光感度は、カラーマトリックステストパターン画像９０１に対する分光出力特性がゼロと見なせるので撮影処理を省いても良い。
【００５９】
続いて、制御部７０２は、画像処理部７０８に対して、テストパターン画像記憶部７０９に記録されている図９（ｂ）に示す緑の最大入力信号レベルのカラーマトリックステストパターン画像９０２を画像表示部７１０に表示するように制御信号を出力する。これにより、画像処理部７０８は、テストパターン画像記憶部７０９からカラーマトリックステストパターン画像９０２を読み出して画像表示部７１０に画像信号を出力し、該テストパターン画像信号の出力が完了した時点で完了信号を制御部７０２に出力する。
【００６０】
制御部７０２では、該完了信号を受信した後、キャリブレーションカメラ１０６に対して緑用Ｘフィルタ２０６による撮影制御信号を出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の緑用Ｘフィルタ２０６を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、スクリーン１０１に投影されているカラーマトリックステストパターン画像９０２を撮影する。この撮影画像は、キャリブレーションカメラ１０６から撮影画像記憶部７０５に送られて保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６１】
続いて、制御部７０２は、緑／青用Ｙフィルタ２０９による撮影制御信号をキャリブレーションカメラ１０６に出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の緑／青用Ｙフィルタ２０９が撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、前回と同様にカラーマトリックステストパターン画像９０２を撮影する。この撮影画像は、同様に撮影画像記憶部７０５に出力保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６２】
更に、制御部７０２は、Ｚフィルタ２１０による撮影制御信号をキャリブレーションカメラ１０６に出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４のＺフィルタ２１０を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、カラーマトリックステストパターン画像９０２を撮影する。この撮影画像は、同様に撮影画像記憶部７０５に出力保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６３】
続いて、制御部７０２は、画像処理部７０８に対して、テストパターン画像記憶部７０９に記録されている図９（ｃ）に示す青の最大入力信号レベルのカラーマトリックステストパターン画像９０３を画像表示部７１０に表示するように制御信号を出力する。これにより、画像処理部７０８は、テストパターン画像記憶部７０９からカラーマトリックステストパターン画像９０３を読み出して画像表示部７１０に画像信号を出力し、該テストパターン画像信号の出力が完了した時点で完了信号を制御部７０２に出力する。
【００６４】
制御部７０２では、該完了信号を受信した後、キャリブレーションカメラ１０６に対して青用Ｘフィルタ２０７による撮影制御信号を出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の青用Ｘフィルタ２０７が撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、スクリーン１０１に投影されているカラーマトリックステストパターン画像９０３を撮影する。この撮影画像は、キャリブレーションカメラ１０６から撮影画像記憶部７０５に送られて保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６５】
続いて、制御部７０２は、緑／青用Ｙフィルタ２０９による撮影制御信号をキャリブレーションカメラ１０６に出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４の緑／青用Ｙフィルタ２０９が撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、同様にカラーマトリックステストパターン画像９０３を撮影する。この撮影画像は、同様に撮影画像記憶部７０５に出力保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６６】
更に、制御部７０２は、Ｚフィルタ２１０による撮影制御信号をキャリブレーションカメラ１０６に出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４のＺフィルタ２１０を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、同様にカラーマトリックステストパターン画像９０３を撮影する。この撮影画像は、同様に撮影画像記憶部７０５に出力保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６７】
最後に、制御部７０２は、画像処理部７０８に対して、テストパターン画像記憶部７０９に記録されている図９（ａ）に示す赤の最大入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０１を画像表示部７１０に表示するように制御信号を出力する。これにより、画像処理部７０８は、テストパターン画像記憶部７０９からγカーブテストパターン画像９０１を読み出して画像表示部７１０に画像信号を出力し、該テストパターン画像信号の出力完了時点で完了信号を制御部７０２に出力する。
【００６８】
制御部７０２では、該完了信号を受け取った後、キャリブレーションカメラ１０６に対してフィルタ無しによる撮影制御信号を出力する。これにより、キャリブレーションカメラ１０６は、ターレット２０４のフィルタ無し開口部２１１を撮像レンズ２０３の前面に位置するように移動させて、スクリーン１０１に投影されているγカーブテストパターン画像９０１を撮影する。この撮影画像は、キャリブレーションカメラ１０６から撮影画像記憶部７０５に送られて保存され、保存が終了すると保存終了信号が制御部７０２に出力される。
【００６９】
このような撮影処理を、図９（ｄ）に示す赤の最小入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０４となるまで、複数の入力信号レベル画像に対して行う。同様に、緑についても、図９（ｂ）に示す緑の最大入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０２から、図９（ｄ）に示す緑の最小入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０４となるまで、複数の入力信号レベル画像に対して行い、青についても、図９（ｃ）に示す青の最大入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０３から、図９（ｄ）に示す青の最小入力信号レベルのγカーブテストパターン画像９０４となるまで、複数の入力信号レベル画像に対して行う。
【００７０】
制御部７０２は、テストパターン画像の撮影処理が終了した時点で、幾何補正処理部７０３に対して幾何補正処理開始信号を出力する。これにより、幾何補正処理部７０３は、撮影画像記憶部７０５に記録されている幾何テストパターン画像を読み込んで、画像内にある複数の十字状のマーカを抽出し、各マーカの撮影画像上での中心座標を算出する。この算出された撮影画像の対応するマーカ中心座標と、既知である入力画像上の４近傍のマーカ中心座標との関係は、局所的な平面への射影変換で記述できるので、幾何補正処理部７０３では、更に上記関係に基づいて４近傍マーカ領域毎に変換係数を算出し、その算出した変換係数を用いて、撮影画像が歪みの無い状態となるための入力画像の画素位置を幾何補正テーブルとして算出して幾何補正テーブル記憶部７０６に出力し、該幾何補正テーブル記憶部７０６に幾何補正テーブルが記録された時点で、幾何補正処理部７０３から制御部７０２に対して処理終了信号を出力する。
【００７１】
その後、制御部７０２は、上記処理終了信号をもとに、色補正処理部７０４に対して色補正処理開始信号を送る。これにより、色補正処理部７０４は、撮影画像記憶部７０５に記録されているカラーマトリックステストパターン画像およびγカーブテストパターン画像を読み込んで、幾何補正テーブル記憶部７０６に記録されている幾何補正テーブルに則って画素毎のγ変換テーブルを作成してγ変換テーブル記憶部７０７に記録する。このγ変換テーブルについては後述する。
【００７２】
上記処理によって算出されたキャリブレーションデータ（幾何補正テーブルおよびγ変換テーブル）は、制御部７０２からの読み込み開始信号により画像処理部７０８に読み込まれ、キャリブレーション処理が終了する。
【００７３】
その後、コンテンツとしての映像入力に対しては、上記の幾何補正テーブルとγ変換テーブルとに基づいてリアルタイムに画像処理された補正映像が、画像表示部７１０に出力されてスクリーン１０１に表示される。
【００７４】
ここで、更にキャリブレーション処理手順について、図１０のフローチャートを参照して再度説明する。
【００７５】
キャリブレーション処理が開始されると、所定幾何テストパターン画像を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１００１）、キャリブレーションカメラ１０６をフィルタスルー状態にして表示画像を撮影し、保存する（ステップＳ１００２）。
【００７６】
その後、幾何テストパターン画像の撮影が全て終了したかを判定し（ステップＳ１００３）、終了していなければステップＳ１００１に戻り、別の幾何テストパターン画像を表示して撮影を繰り返す。一方、全ての幾何テストパターン画像を撮影し終えたら、色テストパターン画像（上記のカラーマトリックステストパターン画像とγカーブテストパターン画像）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１００４）、キャリブレーションカメラ１０６のターレット２０４を移動して所定フィルタ位置で表示画像を撮影し、保存する（ステップＳ１００５）。
【００７７】
その後、色テストパターン画像の撮影が全て終了したかを判定し（ステップＳ１００６）、終了していなければステップＳ１００４に戻り、別の色テストパターン画像を表示して撮影を繰り返す。一方、全ての色テストパターン画像を撮影し終えたら、保存されている幾何テストパターン画像を用いて幾何補正テーブルを生成し、保存する（ステップＳ１００７）。
【００７８】
最後に、保存した幾何補正テーブルと色テストパターン画像とを用いてγ変換テーブルを生成して保存する（ステップＳ１００８）。
【００７９】
以上の手順により、キャリブレーションデータ（幾何補正テーブルとγ変換テーブル）の生成が完了する。
【００８０】
続いて、上記ステップＳ１００４およびＳ１００５による色フィルタ２０５〜２１０を用いた色テストパターン画像の更に詳細な撮影手順について、図１１および図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００８１】
図１１は、カラーマトリックスを補正するためのテストパターン画像の撮影処理を示すもので、先ず、図１１（ａ）に示すように、原色赤のベクトル算出のために、赤の最大入力信号レベル画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１１０１）、そのカラーパッチを、キャリブレーションカメラ１０６により赤（Ｒ）用Ｘフィルタ２０５を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１０２）と共に、赤（Ｒ）用Ｙフィルタ２０８を使用して撮影して、その撮影画像を保存し（ステップＳ１１０３）、更に赤（Ｒ）用Ｚフィルタ２１０を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１０４）。なお、赤（Ｒ）用Ｚフィルタ２１０の撮影はキャンセルしても良い。
【００８２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、原色緑のベクトル算出のために、緑の最大入力信号レベル画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１１０５）、そのカラーパッチを、キャリブレーションカメラ１０６により緑（Ｇ）用Ｘフィルタ２０６を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１０６）と共に、緑（Ｇ）用Ｙフィルタ２０９を使用して撮影して、その撮影画像を保存し（ステップＳ１１０７）、更に緑（Ｇ）用Ｚフィルタ２１０を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１０８）。
【００８３】
その後、図１１（ｃ）に示すように、原色青のベクトル算出のために、青の最大入力信号レベル画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１１０９）、そのカラーパッチを、キャリブレーションカメラ１０６により青（Ｂ）用Ｘフィルタ２０７を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１１０）と共に、青（Ｂ）用Ｙフィルタ２０９を使用して撮影して、その撮影画像を保存し（ステップＳ１１１１）、更に青（Ｂ）用Ｚフィルタ２１０を使用して撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１１１２）。
【００８４】
ここで、本実施の形態では、Ｚフィルタ２１０を、赤用Ｚフィルタ、緑用Ｚフィルタ、青用Ｚフィルタと記載しているがＲ，Ｇ，Ｂで共通の１つのフィルタとしているため、同じフィルタである。また、Ｇ用Ｙフィルタ２０９とＢ用Ｙフィルタ２０９についても、Ｇ，Ｂで共通の１つのフィルタとしているため、同じフィルタである。また、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に説明したが、この順番には特に意味は無く、表示色とその対応フィルタとの関係が関連付けられていれば良い。
【００８５】
図１２は、γカーブを補正するためのテストパターン画像の撮影処理を示すもので、先ず、入力信号レベルＬを初期値（最大レベル）に設定して（ステップＳ１２０１）、赤色の入力信号レベルＬ画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１２０２）、そのカラーパッチを、キャリブレーションカメラ１０６によりフィルタ無し開口部２１１を撮像レンズ２０３の前面に置いた状態で撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１２０３）。
【００８６】
その後、緑色の入力信号レベルＬ画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１２０４）、そのカラーパッチを、同様にキャリブレーションカメラ１０６によりフィルタ無し状態で撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１２０５）。
【００８７】
続いて、青色の入力信号レベルＬ画像（カラーパッチ）を画像表示部７１０にて表示し（ステップＳ１２０６）、そのカラーパッチを、同様にキャリブレーションカメラ１０６によりフィルタ無し状態で撮影して、その撮影画像を保存する（ステップＳ１２０７）。
【００８８】
その後、３原色の入力信号レベルＬの撮影が終了した時点で、入力信号レベルＬを所定値に変更（例えば、一定値減算）し、新しい入力信号レベルを生成して（ステップＳ１２０８）、入力信号レベルが所定値（ゼロ）より小さくなったか判定し（ステップＳ１２０９）、大きい場合はステップＳ１２０２に戻り、小さくなったら終了する。
【００８９】
以上、キャリブレーションを行う装置の構成および処理手順について説明したので、次に、キャリブレーションカメラ１０６により上記フィルタ２０５〜２１０を用いて撮影されたプロジェクタの３原色の３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）画像を用いて行う色差補正処理の原理について詳細に説明する。
【００９０】
先ず、３原色の入力信号レベルが(qＲ,qＧ,qＢ)のプロジェクタの分光出力特性Ｐ(qＲ,qＧ,qＢ,λ)を以下のように表現する。
【００９１】
【数１】
2006146033.tif 000003
【００９２】
ここで、λは光の波長であり、Ｗ(λ)は白色光源の分光出力特性、ＢＰＲ(λ)、ＢＰＧ(λ)、ＢＰＢ(λ)は３原色（赤、緑、青）に分離する例えばクロスプリズムの各原色の分光特性を示す。また、qＲ、qＧ、qＢは３原色の入力信号レベルで [0，qmax]の範囲の整数値であり、ωＲ(qＲ)、ωＧ(qＧ)、ωＢ(qＢ)は各原色のライトバルブの該入力信号レベルに対する透過率を示す。
【００９３】
また、以下の関係式を定義し、（１）式の変形を行う。
【００９４】
【数２】
2006146033.tif 000004
【００９５】
ここで、Ｒ(λ)、Ｇ(λ)、Ｂ(λ)は白色光源からクロスプリズム等で分離された赤、緑、青の３原色の分光出力特性を示し、ＴＲ(qＲ／qmax)、ＴＧ(qＧ／qmax)、ＴＢ(qＢ／qmax)は３原色の入力信号レベルに対する出力輝度レベルを示し、[0，1]の範囲の実数値を取るγカーブで、ＴＲ(0)＝ＴＧ(0)＝ＴＢ(0)＝0、ＴＲ(1)＜１、ＴＧ(1)＜１、ＴＢ(1)＜1であり、ωＲ０、ωＧ０、ωＢ０は３原色の入力信号レベルが全て０（黒）の場合の黒浮き係数を表したもので、Ｋ(λ)はその分光出力特性である。
【００９６】
したがって、（１）式は、上記７つの関係式を使って以下のように表現できる。
【００９７】
【数３】
2006146033.tif 000005
【００９８】
上記出力特性を持ったプロジェクタが任意の入力信号レベル(qＲ, qＧ, qＢ)で表示する色を、ＸＹＺ表色系の
2006146033.tif 000006
で表現すると以下の通りとなる。
【００９９】
【数４】
2006146033.tif 000007
ここで、ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）は、それぞれＸ、Ｙ、Ｚの等色関数を示す。
【０１００】
上記（２）式および（３）式から、
2006146033.tif 000008
は以下のように表せる。
【０１０１】
【数５】
2006146033.tif 000009
【０１０２】
黒の入力信号レベル(0,0,0)時が十分に暗く、ωＲ０、ωＧ０、ωＢ０がＴＲ(1)、ＴＧ(1)、ＴＢ(1)より十分に小さいと置ける場合には、∫Ｋ(λ)ｘ(λ)dλ＝∫Ｋ(λ)ｙ(λ)dλ＝∫Ｋ(λ)ｚ(λ)dλ＝０と見なせるので、上記（４）、（５）および（６）式は以下のように表すことができる。
【０１０３】
【数６】
2006146033.tif 000010
【０１０４】
ここで、ｘ１′(λ)、ｘ２′(λ)、ｘ３′(λ)、ｙ１′(λ)、ｙ２′(λ)は、それぞれ色フィルタ２０５、２０６、２０７、２０８、２０９の場合の分光感度特性で、各原色の波長帯域内では等色関数に酷似しており、それ以外の波長帯域ではＢＰＲ(λ)、ＢＰＧ(λ)、ＢＰＢ(λ)により信号自体がゼロと見なせるので、上記積分の結果は近似的に等しいと置ける。
【０１０５】
以上の理由から、色フィルタ２０５〜２１０を使用することでＸＹＺの測色値を十分な精度で求めることができると共に、色フィルタ２０５〜２１０をより明るいフィルタで実現できるので、短時間露出でＳ／Ｎを十分に稼ぐことができる。
【０１０６】
マルチプロジェクションシステムを構成するＮ台のプロジェクタの
2006146033.tif 000011
は、各プロジェクタの投影表示画像内で変化しない、つまり色むらが無いと仮定した場合、該プロジェクタの投影表示画像の中央位置における上記求めた３原色ベクトルにより得られるので、ターゲット白（例えば、標準白色Ｄ65の色度値）の
2006146033.tif 000012
になるための
2006146033.tif 000013
をプロジェクタ毎に算出し、カラーマトリックスに該係数をかけた
2006146033.tif 000014
とし、入力画像信号をプロジェクタへの出力信号レベルに変換して、プロジェクタ間の色差補正を行う。
【０１０７】
先ず、プロジェクタｋの
2006146033.tif 000015
は以下の式で算出できる。
【０１０８】
【数７】
2006146033.tif 000016
【０１０９】
プロジェクタｋの
2006146033.tif 000017
は、上記
2006146033.tif 000018
の各要素ＣＲｋ、ＣＧｋ、ＣＢｋを使って以下のように表すことができる。
【０１１０】
【数８】
2006146033.tif 000019
【０１１１】
上記
2006146033.tif 000020
の原色ベクトルを、プロジェクタの入力信号レベル（qＲｋ,qＧｋ,qＢｋ）を制御して生成した場合には、以下のように書き表すことができる。
【０１１２】
【数９】
2006146033.tif 000021
【０１１３】
ここで、上記式の右辺と左辺を等式で結ばない理由は、プロジェクタの制御可能な入力信号レベルは整数値であるため、近似的にしか等しくできないことによる。
【０１１４】
上記関係を満たす各原色の入力信号レベルqＲｋ,qＧｋ,qＢｋは、各プロジェクタのγカーブＴＲｋ(qＲｋ／qmax)、ＴＧｋ(qＧｋ／qmax)、ＴＢｋ(qＢｋ／qmax)、ＴＲｋ(1)、ＴＧｋ(1)、ＴＢｋ(1)が既知ではなく、また、投影像のシェーディング等の輝度むらを考慮すると、キャリブレーションカメラ１０６を使って２次元画像として測定する必要がある。
【０１１５】
この測定には、キャリブレーションカメラ１０６のターレット２０４のフィルタ無し開口部２１１が撮像レンズ２０３の前面に位置するような状態で、図１３に示すような入力画像として均一な複数の入力信号レベルの各原色画像をスクリーン１０１に投影したテストパターン画像、すなわち図９（ａ）のテストパターン画像９０１と図９（ｄ）のテストパターン画像９０４との間の赤の複数入力信号レベル画像、図９（ｂ）のテストパターン画像９０２と図９（ｄ）のテストパターン画像９０４との間の緑の複数入力信号レベル画像、図９（ｃ）のテストパターン画像９０３と図９（ｄ）のテストパターン画像９０４との間の青の複数入力信号レベル画像を撮影することで行う。撮影した画像の任意の点での上記γカーブの算出方法は以下の通りである。
【０１１６】
【数１０】
2006146033.tif 000022
【０１１７】
ここで、Ｐ(qＲ,qＧ, qＢ,λ)はプロジェクタの分光出力特性、t(λ)はフィルタ無し開口部２１１を使用した場合のキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性を示す。測定する原色の入力信号レベルqＲ、qＧ、qＢは、[0,qmax]の範囲の任意の整数値であるが、測定自体は全入力信号レベルを測定すると時間がかかるので、所定レベルのみ間引いて測定し、非測定入力信号レベルについては補間値で代用しても良い。
【０１１８】
既知となったγカーブＴＲ(qＲ／qmax)、ＴＧ(qＧ／qmax)、ＴＢ(qＢ／qmax)を使って、入力画像が取り得る[0,qmax]の範囲の入力信号レベルqＲｋｉ、qＧｋｉ、qＢｋｉと、色補正後の入力信号レベルqＲｋｏ、qＧｋｏ、qＢｋｏとを関連付けるγ変換テーブルをそれぞれ作成する。この変換テーブルは、ユーザーが指定可能な出力γ特性係数を考慮して、以下の条件式が成り立つように作成する。
【０１１９】
【数１１】
2006146033.tif 000023
【０１２０】
図１３は、上記γ変換テーブルをグラフ化した一例であり、入力信号レベルがqmax時に出力信号レベルがqｎとなっている。この変換テーブルは、プロジェクタの１画素毎、或いは数画素エリア毎に生成することで、各プロジェクタ内の輝度むらも補正することができる。また、上記説明では、各プロジェクタの色むらが無いと仮定したので、補正カラーマトリックスはプロジェクタ毎に１つとしたが、各プロジェクタの各画素、或いは数画素エリア毎に補正カラーマトリックスを算出しても良い。この場合は、
2006146033.tif 000024
もカラーマトリックス数だけ算出され、これらを使って上記γ変換テーブルを算出する。これにより、各プロジェクタ内の色むらについても補正できるようになる。
【０１２１】
以上のキャリブレーション処理により、マルチプロジェクションシステムにおいて、プロジェクタ内およびプロジェクタ間での色差や輝度差が目立たない高画質な大画面を投影することができる。
【０１２２】
（第２実施の形態）
図１４〜図１８は本発明の第２実施の形態を示すもので、図１４はキャリブレーションカメラの概略構成を示す図、図１５は図１４のキャリブレーションカメラで使用されるＲ、Ｇ、Ｂのバンドパスフィルタの分光透過率特性例を示す図、図１６はキャリブレーションカメラにおける３つのＸフィルタの分光感度特性例を示す図、図１７は同じく３つのＹフィルタの分光感度特性例を示す図、図１８は色テストパターン画像撮影処理内でのカラーマトリックステストパターン画像の撮影手順を示すフローチャートである。
【０１２３】
本実施の形態は、図１に示したキャリブレーションシステムにおいて、キャリブレーションカメラ１０６を図１４に示すように構成する。すなわち、このキャリブレーションカメラ１０６は、図１４（ａ）に概略斜視図で示すように、第１実施の形態と同様のモノクロ用撮像素子とその周辺回路から構成されたテストパターン画像を撮影する撮像部１４０１および撮像レンズ１４０３を有しており、撮像レンズ１４０３の前面には、フィルタ１４０５〜１４１０、フィルタ無し開口部１４１１および遮光状態の撮像素子のパターンノイズを測定するための遮光部１４１２を同心円状に保持したターレット１４０４が配置されている。また、撮像部１４０１と撮像レンズ１４０３との間には、図１４（ｂ）に平面図で示すように、４つのバンドパスフィルタ（以下、単にフィルタとも言う）１４１５〜１４１８を同心円状に保持したターレット１４１４が配置されている。
【０１２４】
選択手段であるターレット回転制御部１４０２は、ターレット１４０４および１４１４を回転制御するための２つのモータ（ＤＣモータやパルスモータ等）とその制御回路とから構成され、ターレット１４０４の連結部１４１３には、一方のモータの回転軸が直接連結している。また、ターレット１４１４は、連結部１４２０がターレット回転制御部１４０２に取り付けられた不図示の軸受けに回転自在に支持され、その外周部には歯車の歯が形成され、その歯に、他方のモータの回転軸に連結されたギヤ１４１９が歯合して、ギヤ１４１９を介してモータの駆動力が伝達されるようになっている。これら２つのターレット１４０４および１４１４は、撮像レンズ１４０３の光軸上にそれぞれのフィルタ中心が位置するように、ターレット回転制御部１４０２により回転および静止位置が制御される。
【０１２５】
撮像部１４０１の撮影タイミングや露出制御、ターレット回転制御部１４０２のフィルタ選択制御等の制御および撮影画像の出力タイミングはコンピュータ１０７によって制御される。
【０１２６】
ここで、ターレット１４１４の設けられたフィルタ１４１５は図３に示した分光透過率特性を有しており、フィルタ１４１６は図１５（ａ）に示す分光透過率特性を有しており、フィルタ１４１７は図１５（ｂ）に示す分光透過率特性を有しており、フィルタ１４１８は図１５（ｃ）に示す分光透過率特性を有している。
【０１２７】
これらターレット１４１４のフィルタ１４１５〜１４１８と、ターレット１４０４のフィルタ１４０５〜１４１０およびフィルタ無し開口１４１１との組み合わせは予め決められている。すなわち、フィルタ１４１５はフィルタ無し開口部１４１１と組み合わせて使用され、フィルタ１４１６は赤測定用のフィルタ１４０５、１４０８、或いは１４１０と組み合わせて使用され、フィルタ１４１７は緑測定用のフィルタ１４０６、１４０９、１４１０と組み合わせて使用され、フィルタ１４１８は青測定用のフィルタ１４０７、１４０９、１４１０と組み合わせて使用される。
【０１２８】
上記のフィルタ組み合わせによる撮像部１４０１および撮像レンズ１４０３を含めたキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性は、フィルタ１４０５とフィルタ１４１６との組み合わせでは図１６（ａ）に示すようになっており、フィルタ１４０６とフィルタ１４１７との組み合わせでは図１６（ｂ）に示すようになっており、フィルタ１４０７とフィルタ１４１８との組み合わせでは図１６（ｃ）に示すようになっている。
【０１２９】
これら３種類の組み合わせフィルタ（１４０５と１４１６）、（１４０６と１４１７）および（１４０７と１４１８）は、ＸＹＺ表色系でのＸ等色関数４００（破線）を模したＸフィルタであるが、図１６（ａ）の分光感度１６０１は、プロジェクタ原色赤４０２の波長域（約５６０〜７８０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ１４０５およびフィルタ１４１６の分光透過率が設計されており、短波長域の透過率はほぼゼロに落ち込む特性となっている。また、図１６（ｂ）の分光感度１６０２は、プロジェクタ原色緑４０４の波長域（約５００〜５９０ｎｍ）のみ精度良く一致するように、フィルタ１４０６およびフィルタ１４１７の分光透過率が設計されており、該波長域以外はほぼゼロに落ち込む特性となっている。同様に、図１６（ｃ）の分光感度１６０３は、プロジェクタ原色青４０６の波長域（約３８０〜５００ｎｍ）のみを精度良く一致するように、フィルタ１４０７およびフィルタ１４１８の分光透過率が設計されており、長波長域の透過率はほぼゼロに落ち込む特性となる。
【０１３０】
また、フィルタ１４０８とフィルタ１４１６とを組み合わせた場合のキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性は図１７（ａ）に示すようになっており、フィルタ１４０９とフィルタ１４１７とを組み合わせた場合のキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性は図１７（ｂ）に示すようになっており、フィルタ１４０９とフィルタ１４１８とを組み合わせた場合のキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性は図１７（ｃ）に示すようになっている。
【０１３１】
これら３種類の組み合わせフィルタ（１４０８と１４１６）、（１４０９と１４１７）および（１４０９と１４１８）は、ＸＹＺ表色系でのＹ等色関数５００（破線）を模したＹフィルタであるが、図１７（ａ）の分光感度１７０１は、プロジェクタ原色赤４０２の波長域（約５６０〜７８０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ１４０８およびフィルタ１４１６の分光透過率が設計されており、短波長域の透過率はほぼゼロに落ち込む特性となる。また図１７（ｂ）の分光感度１７０２は、プロジェクタ原色緑４０４の波長域（約５００〜５９０ｎｍ）のみ精度良く一致するようにフィルタ１４０９およびフィルタ１４１７の分光透過率が設計されており、該波長域以外はほぼゼロに落ち込む特性となる。同様に、図１７（ｃ）の分光感度１７０３は、プロジェクタ原色青４０６の波長域（約３８０〜５００ｎｍ）のみを精度良く一致するようにフィルタ１４０９およびフィルタ１４１８の分光透過率が設計されており、長波長域の透過率はほぼゼロに落ち込む特性となっている。
【０１３２】
なお、フィルタ１４１０については狭帯域であり、フィルタ１４１６やフィルタ１４１７との組み合わせでは全帯域でほぼゼロの分光感度となり、フィルタ１４１８との組み合わせでは図６と同様な分光感度を示すようになっている。
【０１３３】
ターレット１４０４に保持されたフィルタ１４０５〜１４１０は、第１実施の形態と同様にゼラチンフィルタで構成され、ターレット１４１４に保持されたフィルタ１４１５〜１４１８は、バンドパス特性の干渉フィルタで構成されている。したがって、本実施の形態では、第１実施の形態の構成に比べて製造コストは上がるが、黒浮きがあるプロジェクタを使用する場合に色補正処理の更なる精度向上が望める。
【０１３４】
以下、キャリブレーションカメラ１０６により、ターレット１４０４に配置されたフィルタ１４０５〜１４１０およびターレット１４１４に配置されたフィルタ１４１５〜１４１８を用いて撮影されたプロジェクタの３原色の３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）画像を用いて行う色差補正処理の原理について詳細説明する。
【０１３５】
上記の（４）、（５）および（６）式で表現される
2006146033.tif 000025
のＸ，Ｙ，Ｚの等色関数ｘ(λ)、ｙ(λ)、ｚ(λ)を、以下のキャリブレーションカメラ１０６の分光感度特性に置き換える。
【０１３６】
ｘ(λ)は    Ｒ用をｘ１(λ)ＢＰＲ′(λ)Ｃ(λ)＝ｘ１′(λ)
Ｇ用をｘ２(λ)ＢＰＧ′(λ)Ｃ(λ)＝ｘ２′(λ)
Ｂ用をｘ３(λ)ＢＰＢ′(λ)Ｃ(λ)＝ｘ３′(λ)
y(λ)は     Ｒ用をｙ１(λ)ＢＰＲ′(λ)Ｃ(λ)＝ｙ１′(λ)
Ｇ用をｙ２(λ)ＢＰＧ′(λ)Ｃ(λ)＝ｙ２′(λ)
Ｂ用をｙ２(λ)ＢＰＢ′(λ)Ｃ(λ)＝ｙ３′(λ)
z(λ)は     Ｒ用をｚ(λ)ＢＰＲ′(λ)Ｃ(λ)＝ｚ１′(λ)
Ｇ用をｚ(λ)ＢＰＧ′(λ)Ｃ(λ)＝ｚ２′(λ)
Ｂ用をｚ(λ)ＢＰＢ′(λ)Ｃ(λ)＝ｚ３′(λ)
【０１３７】
ここで、ＢＰＲ′(λ)はフィルタ１４１６の分光透過率、ＢＰＧ′(λ)はフィルタ１４１７の分光透過率、ＢＰＢ′(λ)はフィルタ１４１８の分光透過率をそれぞれ示し、ｘ１(λ)はフィルタ１４０５の分光透過率、ｘ２(λ)はフィルタ１４０６の分光透過率、ｘ３(λ)はフィルタ１４０７の分光透過率、ｙ１(λ)はフィルタ１４０８の分光透過率、ｙ２(λ)はフィルタ１４０９の分光透過率、ｚ(λ)はフィルタ１４１０の分光透過率をそれぞれ示し、Ｃ(λ)は撮像レンズ１４０３と撮像部１４０１の不図示の撮像素子とを組み合わせた場合の分光感度特性を示す。
【０１３８】
【数１２】
2006146033.tif 000026
【０１３９】
ここで、ＢＰＲ′(λ)、ＢＰＧ′(λ)、ＢＰＢ′(λ)の分光透過率により、
Ｋ(λ)ｘ１′(λ) ≒ωＲ０Ｒ(λ)ｘ１′(λ)
Ｋ(λ)ｘ２′(λ) ≒ωＧ０Ｇ(λ)ｘ２′(λ)
Ｋ(λ)ｘ３′(λ) ≒ωＢ０Ｂ(λ)ｘ３′(λ)
Ｋ(λ)ｙ１′(λ) ≒ωＲ０Ｒ(λ)ｙ１′(λ)
Ｋ(λ)ｘ２′(λ) ≒ωＧ０Ｇ(λ)ｙ２′(λ)
Ｋ(λ)ｘ３′(λ) ≒ωＢ０Ｂ(λ)ｙ３′(λ)
Ｋ(λ)ｚ１′(λ) ≒ωＲ０Ｒ(λ)ｚ１′(λ)
Ｋ(λ)ｚ２′(λ) ≒ωＧ０Ｇ(λ)ｚ２′(λ)
Ｋ(λ)ｚ３′(λ) ≒ωＢ０Ｂ(λ)ｚ３′(λ)
とできる。
【０１４０】
2006146033.tif 000027
は、黒入力信号レベルでの影響を取り除いた
2006146033.tif 000028
を使って、
【数１３】
2006146033.tif 000029
と表すことができる。
【０１４１】
【数１４】
2006146033.tif 000030
【０１４２】
プロジェクタｋの
2006146033.tif 000031
は、上記
2006146033.tif 000032
の各要素ＣＲｋ、ＣＧｋ、ＣＢｋを使って以下のように表すことができる。
【０１４３】
【数１５】
2006146033.tif 000033
【０１４４】
上記
2006146033.tif 000034
の原色ベクトルを、プロジェクタの入力信号レベル（qＲｋ,qＧｋ,qＢｋ）を制御して生成した場合には、以下のように書き表すことができる。
【０１４５】
【数１６】
2006146033.tif 000035
【０１４６】
これにより、上記（９）〜（１４）式と同じ式が導出できるので、第１実施の形態と同様の処理を行うことにより、γ変換テーブルを作成することができる。
【０１４７】
ただし、本実施の形態では、上記処理を行うにあたって、テストパターン画像として各原色の最大入力信号レベルでのテストパターン画像とともに、新たに３原色の入力信号レベルがともに最小となるテストパターン画像をフィルタ１４０５〜１４１０とフィルタ１４１６〜１４１８とを組み合わせて撮影する必要がある。
【０１４８】
以下、この最小入力信号レベルのテストパターン画像の撮影手順について、図１８に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１４９】
図１８のフローチャートは、図１０のステップＳ１００４およびステップＳ１００５における色テストパターン画像撮影処理の一部の処理を示している。先ず、ＲＧＢの３原色が最小入力信号レベルの色テストパターン画像を画像表示部７１０（図７参照）にて表示し（ステップＳ１８０１）、Ｒ用Ｘゼラチンフィルタ（ゼラチンＸＲ）１４０５およびＲ用干渉フィルタ（干渉Ｒフィルタ）１４１６を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１８０２）、さらにＲ用Ｙゼラチンフィルタ（ゼラチンＹＲ）１４０８およびＲ用干渉フィルタ１４１６を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１８０３）、さらにＺゼラチンフィルタ（ゼラチンＺ）１４１０およびＲ用干渉フィルタ１４１６を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存する（ステップＳ１８０４）。なお、ステップＳ１８０４はカメラの分光感度自体が低いため、削除しても良い。
【０１５０】
続いて、Ｇ用Ｘゼラチンフィルタ（ゼラチンＸＧ）１４０６およびＧ用干渉フィルタ（干渉Ｇフィルタ）１４１７を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１４０５）、さらにＧ用Ｙゼラチンフィルタ（ゼラチンＹＧ）１４０９およびＧ用干渉フィルタ１４１７を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１８０６）、さらにＺゼラチンフィルタ１４１０およびＧ用干渉フィルタ１４１７を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存する（ステップＳ１８０７）。
【０１５１】
最後に、Ｂ用Ｘゼラチンフィルタ（ゼラチンＸＢ）１４０７およびＢ用干渉フィルタ（干渉Ｂフィルタ）１４１８を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１８０８）、さらにＢ用Ｙゼラチンフィルタ（ゼラチンＹＢ）１４０９およびＢ用干渉フィルタ１４１８を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存し（ステップＳ１８０９）、さらにＺゼラチンフィルタ１４１０およびＢ用干渉フィルタ１４１８を使用するためにターレット１４０４および１４１４を撮像レンズ１４０３の位置に移動させて表示画像を撮影して保存する（ステップＳ１８１０）。
【０１５２】
なお、各原色の最大入力信号レベルの撮影処理手順は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示したフローチャートと同様であるが、本実施の形態の場合には、図１１（ａ）のステップＳ１１０２におけるＲ用Ｘフィルタはフィルタ１４１６および１４０５が選択された状態を示し、ステップＳ１１０３のＲ用Ｙフィルタはフィルタ１４１６および１４０８が選択された状態を示し、ステップＳ１１０４におけるＲ用Ｚフィルタはフィルタ１４１６および１４１０が選択された状態を示すものであり、図１１（ｂ）のステップＳ１１０６におけるＧ用Ｘフィルタはフィルタ１４１７および１４０６が選択された状態を示し、ステップＳ１１０７におけるＧ用Ｙフィルタはフィルタ１４１７および１４０９が選択された状態を示し、ステップＳ１１０８におけるＧ用Ｚフィルタはフィルタ１４１７および１４１０が選択された状態を示すものであり、図１１（ｃ）のステップＳ１１１０におけるＢ用Ｘフィルタはフィルタ１４１８および１４０７が選択された状態を示し、ステップＳ１１１１におけるＢ用Ｙフィルタはフィルタ１４１８および１４０９が選択された状態を示し、ステップＳ１１１２におけるＧ用Ｚフィルタはフィルタ１４１８および１４１０が選択された状態を示す。
【０１５３】
以上のように、本実施の形態では、第１の実施の形態では無視した黒浮きの項Ｋ(λ)を考慮するようにしたので、より精度の高い色差補正を行うことができる。
【０１５４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、キャリブレーションカメラ１０６のターレット２０４、１４０４および１４１４は、マルチプロジェクションシステムの画像表示装置（１０２〜１０４）の原色の分光特性に応じて交換可能であって良いのは言うまでもなく、そのために連結部２１３、１４１３や１４２０を着脱可能に構成しても良い。また、上記実施の形態においては、画像表示装置の原色数を３つとしていたが、それ以上であっても波長帯域が明確に分離されていれば、上記のターレットのフィルタ数を増やすことで対応可能である。
【０１５５】
さらに、本発明は、マルチプロジェクションシステムに限らず、一台のプロジェクタの面内色むらおよび輝度むらについても、同様にキャリブレーションできるのは言うまでも無く、また、プロジェクタ以外の画像表示装置で、各原色の波長帯域のオーバーラップ量が少なく分離されており、原色の加法混色により任意の色を生成しているものであれば、同様に利用可能であるのは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の第１実施の形態におけるキャリブレーション装置を含むマルチプロジェクションシステムの一例を示す模式図である。
【図２】図１のキャリブレーションカメラの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１のキャリブレーションカメラに内蔵されたＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【図４】図１のキャリブレーションカメラにおける３つのＸフィルタの分光感度特性例を示す図である。
【図５】同じく、２つのＹフィルタの分光感度特性例を示す図である。
【図６】同じく、Ｚフィルタの分光感度特性例を示す図である。
【図７】マルチプロジェクションシステムの機能構成を示すブロック図である。
【図８】幾何キャリブレーションを行うための表示画像例を示す図である。
【図９】同じく、色キャリブレーションを行うための表示画像例を示す図である。
【図１０】キャリブレーション処理全体を示すフローチャートである。
【図１１】図１０の色テストパターン画像撮影処理内でのカラーマトリックステストパターン画像の撮影手順を示すフローチャートである。
【図１２】同じく、γカーブテストパターン画像の撮影手順を示すフローチャートである。
【図１３】色キャリブレーション処理で作成されるγ変換テーブルの一例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施の形態を説明するキャリブレーションカメラの概略構成を示す図である。
【図１５】図１４のキャリブレーションカメラで使用されるＲ、Ｇ、Ｂのバンドパスフィルタの分光透過率特性例を示す図である。
【図１６】同じく、３つのＸフィルタの分光感度特性例を示す図である。
【図１７】同じく、３つのＹフィルタの分光感度特性例を示す図である。
【図１８】色テストパターン画像撮影処理内でのカラーマトリックステストパターン画像の撮影手順を示すフローチャートである。
【図１９】従来のキャリブレーションカメラの構成を示す模式図である。
【図２０】ＸＹＺ表色系における３つの等色関数の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１０１  スクリーン
１０２〜１０４  プロジェクタ
１０５  画像処理装置
１０６  キャリブレーションカメラ
１０７  コンピュータ
１０８  画像再生装置
２０１  撮像部
２０２  ターレット回転制御部
２０３  撮像レンズ
２０４  ターレット
２０５〜２１０  フィルタ
２１１  フィルタ無しの開口部
２１２  遮光部
２１３  連結部
７０２  制御部
７０３  幾何補正処理部
７０４  色補正処理部
７０５  撮影画像記憶部
７０６  幾何補正テーブル記憶部
７０７  γ変換テーブル記憶部
７０８  画像処理部
７０９  テストパターン画像記憶部
７１０  画像表示部
１４０１  撮像部
１４０２  ターレット回転制御部
１４０３  撮像レンズ
１４０４  ターレット
１４０５〜１４１０  フィルタ
１４１１  フィルタ無し開口部
１４１２  遮光部
１４１３  連結部
１４１４  ターレット
１４１５〜１４１８  バンドパスフィルタ
１４１９  ギヤ
１４２０  連結部
【図１】
2006146033.tif 000036
【図２】
2006146033.tif 000037
【図３】
2006146033.tif 000038
【図４】
2006146033.tif 000039
【図５】
2006146033.tif 000040
【図６】
2006146033.tif 000041
【図７】
2006146033.tif 000042
【図８】
2006146033.tif 000043
【図９】
2006146033.tif 000044
【図１０】
2006146033.tif 000045
【図１１】
2006146033.tif 000046
【図１２】
2006146033.tif 000047
【図１３】
2006146033.tif 000048
【図１４】
2006146033.tif 000049
【図１５】
2006146033.tif 000050
【図１６】
2006146033.tif 000051
【図１７】
2006146033.tif 000052
【図１８】
2006146033.tif 000053
【図１９】
2006146033.tif 000054
【図２０】
2006146033.tif 000055